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第67章 湿敏陶瓷

新型湿度传感器可将湿度的变化以电信号形式输出,易于实现远距离监测、记录和反馈的自动控制。以湿敏材料制造的湿敏元件配以适当的电路即成为湿度传感器。湿敏元件的主要参数有湿度量程、灵敏度、响应时间、分辨率和温度系数。测湿量程越宽,湿敏元件的使用价值越高。高湿型适用于相对湿度大于70%之处;低湿型适用于相对湿度小于40%之处;全湿型适用于相对湿度0~100%之处。湿敏元件对湿度的响应速度用吸湿和脱湿时间表示,总称响应时间。当湿度由0或近于0增加到50%时,达到平衡所需要的时间为吸湿时间;当湿度由100%或近于100%下降到50%时,达到平衡所需要的时间为脱湿时间。也可以在相应的起始湿度和终止湿度这一变化区间内,将63%的相对湿度变化所需时间作为响应时间。一般说来,吸湿的响应时间较脱温的响应时间要短些。

MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷具有很高的湿度活性,湿度响应快,对温度、时间、湿度和电负荷的稳定性高,是很有应用前途的湿敏传感器陶瓷材料,已用于微波炉的自动控制。程序控制的微波炉,根据处于微波炉蒸汽排气口处的湿敏传感器的相对湿度反馈信息,调节烹调参数。此外,目前比较常见的高温烧结型湿敏陶瓷还有ZnCr2O4为主晶相系半导体陶瓷,以及新研究的羟基磷灰石[CalO(PO4)6(OH)2]湿敏陶瓷。

Si -Na2O -V2O5系湿敏陶瓷是典型的低温烧结型湿敏陶瓷(一般低于900℃),其阻值为102~107欧,随相对湿度以指数规律变化,测量范围为(25~100)%RH。感湿机理是由于Na2O 和V2O5吸附水分,使吸湿后硅粉粒间的电阻值显著降低。优点是温度稳定性较好,可在100℃下工作;阻值范围可调,工作寿命长。缺点是响应速度慢、有明显湿滞现象,不能用于湿度变化不剧烈的场合。此外,比较常见的低温烧结型湿敏陶瓷还有ZnO -Li2O -V2O5系湿敏陶瓷等。

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